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문제 정의
- (4), Eq. (5)와 같이 두 부분의 비대칭 포물선으로 표현되는 AASHTO의 횡방향마찰계수 포물선식을 본 연구에 적용하고자 한다.
- 국내･외 편경사, 횡방향마찰계수 그리고 평면곡선반지름에 관한 관련 연구에 대한 문헌을 검토하였다.
- 본 연구의 내용적 범위는 기본적으로 고속도로 곡선부에 설계속도 140km/h을 적용하였다. 그리고 차량이 곡선부에서 고속으로 미끄러짐 없이 안전하고 쾌적하게 주행하는데 가장 직접적인 영향을 주는 평면곡선반지름, 편경사, 횡방향마찰계수를 대상으로 하여 고속에서의 평면곡선반지름에 따른 편경사와 횡방향마찰계수 분배에 관한 연구를 수행하였다. 더불어 본 연구에서는 인간공학적 특성을 반영하여 운전자 주행쾌적성 및 안전성 향상을 기대할 수 있는 연구결과를 제시하였으며, 연구의 체계적인 수행을 위해 다음과 같은 사항들을 연구의 주요내용으로 선정하였다.
- 6과 같은 그래프의 개형이 표현되었다. 더불어 기존의 AASHTO e+f 분배방법을 바탕으로 본 연구에서는 곡선부에서 차량 주행속도의 상향과 평면곡선반지름에 따른 인간이 느끼는 불안감의 변화를 알아보고, 이에 따라 편경사와 횡방향마찰계수의 새로운 분배방법을 살펴보고자 한다. 이를 위해 본 연구진은 먼저 운전자의 불안 뇌파 데이터를 얻기 위해 현장실험을 실시하였고, 산출된 데이터를 이용하여 주행속도와 횡방향마찰계수에 따른 불안뇌파의 변화를 AASHTO의 설계속도 140km/h e+f 분배 그래프에 적용하였다.
- 그리고 차량이 곡선부에서 고속으로 미끄러짐 없이 안전하고 쾌적하게 주행하는데 가장 직접적인 영향을 주는 평면곡선반지름, 편경사, 횡방향마찰계수를 대상으로 하여 고속에서의 평면곡선반지름에 따른 편경사와 횡방향마찰계수 분배에 관한 연구를 수행하였다. 더불어 본 연구에서는 인간공학적 특성을 반영하여 운전자 주행쾌적성 및 안전성 향상을 기대할 수 있는 연구결과를 제시하였으며, 연구의 체계적인 수행을 위해 다음과 같은 사항들을 연구의 주요내용으로 선정하였다.
- 하지만 인적요인을 반영한 Human factor를 나타내는 운전자 특성에 의한 요인은 차량, 도로･기하구조에 못지않은 도로 설계 시 고려해야 할 중요한 항목이며, 특히 고속주행을 위한 설계에 반영해야 할 필수 설계요소가 된다. 따라서 본 연구는 설계속도 상향에 따른 곡선부 설계 연구를 운전자 특성을 반영하기 위해 인간공학적 방법론을 적용한다는 점에서 타 연구와 차별성을 갖는데 그 의의가 있다.
- 따라서 본 연구에서는 고속 주행환경에서 평면곡선반지름에 따른 편경사와 횡방향마찰계수 분배에 관하여 인간공학적 방법론을 적용한 연구를 수행하였다.
- 본 연구는 국내 설계속도 140km/h의 설계기준 부재에 따른 한계점을 극복하고자 불안뇌파 데이터를 활용하여 초고속도로 곡선부에 적용할 수 있는 평면곡선반지름에 따른 편경사와 횡방향마찰계수 분배방법에 관한 연구를 진행하였다. 이를 위해 기존의 미국과 국내에서 적용되는 편경사와 횡방향마찰계수 분배방법 및 횡방향 마찰계수 포물선 식에 관해 고찰하였고, 본 연구에서는 미국의 AASHTO 방식의 이론을 채택하여 140km/h의 설계속도를 반영하였다.
- 본 연구에서는 “SMART Highway 기하구조 기본연구” 과업의 일환으로 설계속도 140km/h에서의 초고속도로 곡선부에서 반드시 고려해야 할 설계요소인 평면곡선반지름, 편경사, 횡방향마찰계수에 관하여 이론적으로 검토하며 고속에서의 적용을 고찰하고자 한다.
- 본 연구에서는 7개의 평면곡선반지름에 대한 현장실험을 수행한 후 피실험자들의 곡선부 주행속도에 따른 불안뇌파 데이터를 얻을 수 있었다. 이 때 서해안고속도로 캐드도면에 제시되어 있는 실험구간에 설치된 편경사 값을 이용하면, Eq.
- 본 연구의 실험은 피실험자가 자유롭게 낼 수 있는 속도만큼 주행하라고 했을 때 수집되는 속도, 불안뇌파 데이터를 분석하여 보는 시나리오로 진행되었다. 이 때 피실험자가 자신의 속도를 확인하면 주행속도에 영향을 미칠 수 있으므로 계기판을 가리고 단속카메라 및 타 차량의 영향을 최소화시켜 주행하도록 하였다.
- 이에 따라 본 연구진은 실험구간의 평면곡선반지름별로 피실험자의 불안뇌파 값이 크게 증가하는 변곡점을 편경사와 횡방향마찰계수의 새로운 분배방법을 위한 중요 포인트로 두고 연구를 진행하였다.
가설 설정
- AASHTO의 횡방향마찰계수 포물선식에 설계속도 140km/h에서의 최대횡방향마찰계수, 최대편경사 그리고 최소평면곡선반지름을 적용하였고 주행속도는 135km/h로 가정하였다. 이에 따라 AASHTO의 횡방향마찰계수 포물선식 산출과정에 거쳐 Table 4와 같이 평면곡선반지름별 편경사와 횡방향마찰계수 값을 산출하였다.
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